目前，即使在人們表現出症狀的情況下，在實驗室中進行疾病診斷也要花費數小時甚至數天的時間。到這時，這種疾病可能已經擴散了。

        在一項新的研究中，來自美國辛辛那提大學的研究人員構建出一種微型便攜式實驗室芯片，它可插入到智能手機中，通過他們開發的一種自定義應用程序將這種實驗室芯片自動連接到醫生辦公室。相關研究結果於2020年1月27日發表在Microsystems & Nanoengineering期刊上，論文標題為“A new microchannel capillary flow assay (MCFA) platform with lyophilized chemiluminescence reagents for a smartphone-based POCT detecting malaria”。論文通訊作者為辛辛那提大學的Chong Ahn教授。

        在測試時，將患者的血液或唾液等樣本裝載到這種一次性使用的實驗室芯片中，然後將它插入一個黑盒的插槽中以測試樣本。它自動地將測試結果即時地傳送給醫生。

        這種實驗室芯片，稱為微通道毛細管流動測定(microchannel capillary flow assay, MCFA)實驗室芯片，利用自然的毛細管作用讓裝載的樣本沿著兩個微小的通道(即微通道)流動。一個微通道將樣本與凍幹的檢測抗體試劑混合。另一個微通道含有凍幹的化學發光試劑。當流入這兩個通道的樣本在三個矽光電倍增管(PMT)上彙集在一起時，就可讀出測量結果。

        在MCFA實驗室芯片中，這兩個微通道經過功能設計後具有足夠親水性的表麵，一旦裝載含有靶生物標誌物的樣本(比如血清)，這種親水性表麵可將樣本引流向凍幹的試劑並溶解它們。

        這些研究人員還報道了一種可裝載MCFA實驗室芯片的POCT分析係統。它可用於執行基於化學發光的夾心法免疫測定。這種POCT分析係統包括三個主要組件：(1)信用卡大小的MCFA實驗室芯片由熱塑性環狀烯烴共聚物(Cyclic Olefin Copolymer, COC)製成，提供了一種廉價的一次性使用的平台來執行高靈敏的化學發光測定;(2)高靈敏的光學檢測器(可與智能手機連接和拆卸)，比如PMT，可檢測來自MCFA實驗室芯片的化學發光信號，並通過USB OTG協議實時地與智能手機進行通信;(3)智能手機分析儀，用於顯示、數據傳輸、數據存儲和分析，還可作為光學檢測器的電源。

        這種USB-OTG功能使得智能手機可以充當主機並為與它連接在一起的外圍設備供電。POCT分析係統是便攜式的，用戶友好的，可以執行快速而靈敏的測量，可被視為理想的終端用戶幹預最少的POCT分析儀。

        他們通過在MCFA實驗室芯片上利用夾心法免疫測定原理，檢測瘧疾生物標誌物PfHRP2來驗證這種POCT分析係統的診斷能力。惡性瘧原蟲可引起最嚴重的瘧疾形式。PfHRP2被認為是惡性瘧原蟲特有的一種重要的生物標誌物。

        有證據表明，對於惡性瘧原蟲而言，基於PfHRP2的檢測方法比基於醛縮酶和LDH的檢測方法更為靈敏。在人造血清(artificial serum)中可檢測到的PfHRP2濃度低至8 ng/mL，足以用於診斷驗證。每次測試涉及樣品加載步驟和排氣孔打開步驟，可在樣本加載後20分鍾內完成。因此，這種基於智能手機的POCT分析係統極大地減少了與疾病診斷相關的時間和複雜性。

        盡管Ahn和他的研究團隊在這項研究中使用這種實驗室芯片測試瘧疾，但是它也可用於即時測試(POCT)診斷冠狀病毒、HIV病毒、萊姆病等傳染性疾病或很多其他疾病，比如抑鬱和焦慮。

        MCFA實驗室芯片的性能與實驗室測試相媲美。Ahn團隊想要簡化它，這樣任何人都可以在沒有培訓或支持的情況下使用它。

        論文第一作者、辛辛那提大學博士生Sthitodhi Ghosh說，“整個測試在MCFA實驗室芯片上自動進行。你無需做任何事情。這是個人醫療保健的未來。”